1 提出问题
《空调水系统电动调节阀流量特性研究》指出，在空调水系统末端电动调节阀调节过程中，终端支路资用压头因流量变化而发生变化，导致两个问题：1）各终端相互干扰；2）电动调节阀的实际流量特性与理想流量特性和工作流量特性有很大偏差。业内提出采取固定压差控制水力平衡措施解决上述两个问题。基于这一应用目的，讨论了空调水系统中固定压差控制水力平衡措施（1）-自力压差平衡阀的选择，研究了固定压差控制水力平衡措施中的自力压差平衡阀的选择方法，通过文献中提到的控制压差恒定前提下的最小流量（Gmin）这个参数可以看出，由于自力压差平衡阀受到产品自身流量系数范围的限制，其控制压差的恒定性不能在电动调节阀调节范围的某些部分得到保证。因此，自力压差平衡阀的应用有条件改善电动调节阀的调节特性，改进程度与系统形式、系统末端的位置等因素密切相关。本文将根据四种典型空调水系统末端电动调节阀的选择计算结果，电动调节阀衡措施下电动调节阀的实际流量特性，分析了电动调节阀实际流量特性的应用。
2 电动调节阀实际流量特性的分析与比较
为便于讨论，本文分析计算了四种典型的空调水系统，计算了图中各流量特性曲线的定义和电动调节阀实际流量特性的计算结果。
2.1 异程总管定压差系统
图1提出了异程总管压差系统末端电动调节阀的实际流量特性（不包括自力压差平衡阀本身的精度影响），图中曲线A与曲线B围合部分是阀门的实际流量特性范围。与无固定压差控制水力平衡措施下各终端电动调节阀的实际流量特性相比，可获得以下规则：
1)通过图1可以看到异程总管压差系统中末端1到末端4的曲线A、曲线B在电动调节阀小开度条件下，与理想的流量特性曲线具有较高的一致性（≤10%)，三条曲线略有偏离；当电动调节阀开度>60%时，3条曲线的一致性较高≤60%时，曲线A、曲线B与理想的流量特性曲线相比，偏离了大流量方向。在此类系统中，端5在调整过程中所需的资用压差变化范围最大，因此端电动调节阀选择的自力压差平衡阀应具有足够的流量系数可调范围，否则无法保证控制电动调节阀两端的压差恒定，实际流量特性将偏离理想的流量特性。各端电动调节阀的实际流量特性及S＝0.与工作流量特性相比，有更多的改善。
图1
电动调节阀的实际流量特性
2）与电动调节阀在无压差控制水平衡措施下的实际流量特性相比，采用固定压差控制水平衡措施后，由于部分负荷下多余的资用压头由自力压差平衡阀承担，该措施可以解决各端电动调节阀有效调节开度范围的问题。
3)采用固定压差控制水力平衡措施后，可缓解各端电动调节阀在调节过程中的相互干扰。
2.2 异程末端定压差系统
图2提出了异程末端电动调节阀的实际流量特性（不包括自力压差平衡阀本身的精度影响），图中曲线A与曲线B围合部分是阀门实际流量的可调范围。与无固定压差控制水力平衡措施下各终端电动调节阀的实际流量特性相比，可获得以下规则：
图2 定压差控制水力平衡措施
电动调节阀的实际流量特性
1)从图2可以看出，在异程末端的定压差系统中，各末端的电动调节阀在大开度下（≥60%)实际流量特性与理想流量特性高度一致。当电动调节阀开度为60%时，实际流量特性与理想流量特性相比偏离大流量方向，末端离系统压差越远，偏差越大。这是因为离系统压差越远，末端所需的资用压差变化范围越大。各末端电动调节阀的实际流量特性及S＝0.与工作流量特性相比，有更多的改善。
2)采用固定压差控制水力平衡措施后，由于系统设计条件下各终端间流量的分配平衡是通过自力压差平衡阀的开度调节实现的(即在设计条件下，上游终端自力压差平衡阀的开度不是100%，电动调节阀选择的计算资用压头是根据可能出现的最小资用压头设置的)，当系统处于部分负荷条件时，上游终端自力压差平衡阀的开度增加，从而补偿终端资用压头的减少。因此，对于这类系统，固定压差控制水力平衡措施可以应对部分负荷条件下上游终端资用压头减少和欠流的问题。
3)采用固定压差控制水力平衡措施后，可缓解各端电动调节阀在调节过程中的相互干扰。
2.3 同程总管定压差系统
图3提出了同程总管压差系统末端电动调节阀的实际流量特性（不包括自力压差平衡阀本身的精度影响），图中曲线A与曲线B围合部分是阀门实际流量的可调范围。与同程总管定压差系统各末端电动调节阀的实际流量特性相比，可获得以下规律：
1)通过图3可以看到同程总管压差系统末端1、2、4、5的曲线A、曲线B在电动调节阀小开度条件下，与理想流量特性曲线具有较高的一致性(端1，5为≤20%，末端2，4≤40%)，三条曲线略有偏差，各端的偏差程度遵循同程系统对称性的规律。当电动调节阀开度>60%时，三条曲线的一致性较高；当开度≤60%时，曲线A、曲线B与理想的流量特性曲线相比，偏离大流量方向。在此类系统中，最终3在调整过程中所需的资用压差变化范围最大。因此，最终电动调节阀选择的自力压差平衡阀应具有足够的流量系数可调范围，否则无法保证控制电动调节阀两端的压差恒定，实际流量特性将偏离理想的流量特性。各端电动调节阀的实际流量特性及S＝0.与工作流量特性相比，有更多的改善。
图3 水力平衡措施的定压差控制
电动调节阀的实际流量特性
2)与异程总管固定压差系统相同，固定压差控制水力平衡措施可以解决系统各端电动调节阀开度范围有效降低的问题。
3)采用固定压差控制水力平衡措施后，可缓解各端电动调节阀在调节过程中的相互干扰。
2.4 同端定压差系统
图4提出了同一端电动调节阀的实际流量特性（不包括自力压差平衡阀本身的精度影响），图中曲线A与曲线B围合部分是阀门实际流量的可调范围。与同一端电动调节阀的实际流量特性相比，可获得以下规则：
图4 水力平衡措施下的定压差控制
终端定压差系统电动调节阀的实际流量特性
1)通过图4可以看到末端3的曲线A、曲线B几乎完全符合理想流量特征曲线；终端2、4的曲线A、曲线B在电动调节阀小开度条件下，与理想的流量特性曲线具有较高的一致性（≤20%)，三条曲线略有偏离；当电动调节阀开度>50%时，端1和5条曲线具有较高的一致性≤50%时，曲线A、曲线B与理想的流量特性曲线相比，偏离大流量方向；各端的偏差程度遵循同程系统对称的规律。各端电动调节阀的实际流量特性及S＝0.与工作流量特性相比，有更多的改善。
2)与异程终端的固定压差系统相同，固定压差控制水力平衡措施可以应对上游终端在部分负荷条件下资用压头减量的问题。
3)采用固定压差控制水力平衡措施后，可缓解各端电动调节阀在调节过程中的相互干扰。
3 结论
3.1 本文根据自力压差平衡阀的选择计算，分析了四种典型空调水系统末端电动调节阀的实际流量特性。本文的定量结论仅与所举例有关，实际工程中复杂的空调水系统形式和干管阻力权重都影响定量计算结果。
3.2 对于本实例，在不考虑自力压差平衡阀本身精度的前提下，采用固定压差控制水平衡措施可以大大提高电动调节阀的实际流量特性，但由于自力压差平衡阀产品流量系数的限制，电动调节阀的实际流量特性不能完全符合其理论流量特性，特别是在小开度条件下，实际流量特性与理论流量特性仍存在一定的差距，与空调水系统的形式、特性和终端位置有关。一般来说，自力压差平衡阀的产品流量系数范围越大，电动调节阀的实际流量特性就越高。
3.3 对于文中算例而言，对总管定压差系统（异程或同程）而言，定压差控制水力平衡措施可应对电动调节阀有效调节开度范围减小的问题；对末端定压差系统（异程或同程）而言，定压差控制水力平衡措施可应对部分负荷下，上游末端电动调节阀两端资用压头不足而产生的欠流问题，但前提是必须在一定程度上放大上游末端电动调节阀的口径，这将引起系统造价的增加。
3.4 水力平衡控制措施的应用可以在一定程度上缓解过程中各端电动调节阀的相互干扰。
3.5 需要指出的是，电动调节阀只是整个空调系统动态调节过程中的一个环节。阀门实际流量特性对整个空调系统动态调节质量的影响有限，特别是对于时间常数和容量滞后较大的被调节对象，仅考虑电动调节阀的流量特性是没有用的应从空调系统和自动控制系统中全面解决。作者将另行撰写并研究这个问题。
咨询需求
